By Kara Mullaley, Corning Inc.

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5G網絡有望通過智能網絡和應用連接人與物，所有這些都會產生大量數據。其尋求提供所有性能因素中的最佳性能，同時連接更多設備。這些網絡的進步將推動并激發新一輪的計算和技術創新浪潮，這些浪潮將改變我們的生活和工作方式。但是在5G成為現實之前，必須建立網絡基礎設施來支持數十億個設備和數以萬億計的兆位數據，這些數據將淹沒網絡。

接下來，讓我們看一下5G將如何影響光纖需求。

最初的蜂窩網絡功能相當簡單，但是隨著每一代功能、應用和服務的擴展，支持它們的網絡基礎設施變得越來越復雜。為了實現5G的所有功能，將需要更密集的網絡基礎設施來提供關鍵的性能指標：更低的延遲、更長的電池壽命、更高的數據速率、超高的可靠性以及更多的連接設備。

蜂窩功能已經從每秒14.4 kbits的模擬語音，發展到每秒數千兆位的物聯網連接。無線接入演進到5G的下一步將與之前的步驟有很大的不同。

為什么5G與眾不同?

5G帶來了一個真正連接的社會的愿景，其影響力幾乎遍及每個行業。物聯網(IoT)將改變經濟和我們生活的方式，5G同樣會改變并創造新的經濟機會。

5G智能建筑/城市/社區將為公民提供更高效的服務，增加不同經濟部門之間的合作，并鼓勵私營和公共部門的創新商業模式。

在醫療保健領域，5G將使虛擬醫學大大提高預防保健和機器人手術的有效性。

自動駕駛汽車將有助于使交通更安全、停車更容易，并改善交通流量和交通擁堵。

上述機會在很大程度上取決于實時數據，因此對更低延遲和更高帶寬的需求變得更加重要。反過來，這推動了對邊緣計算的需求，以使關鍵數據能夠快速傳輸。

蜂窩網絡的早期發展是利用低塔頻譜使用宏塔，該低塔頻譜能夠覆蓋廣闊的物理區域，相距最多25英里(如果允許拓撲結構)。但是，無法將塔架放置在任何地方，并且越來越多地部署了小型蜂窩和無線電頭，以使無線電更接近用戶。隨著小型蜂窩開始增加3G和4G部署的覆蓋范圍和容量，引入了“densification”一詞。

對于5G，與之前的版本不同，將使用不同的頻率集來實施新服務。6 GHz以下將在全球范圍內用作城市范圍內移動連接的基礎，而頻譜的較高部分(24 GHz及以上的毫米波頻率)將用于高帶寬覆蓋。這種新的更高頻段的頻譜固有地具有更大的距離覆蓋范圍限制。因此，“densification”具有全新的含義。

目前使用的典型4G宏小區的范圍理論上可以覆蓋10平方英里(1英里=1.609公里)。 5G計劃擁有多達60個小型蜂窩，覆蓋一平方英里

如圖“當前4G與未來5G網絡”所示，當今典型的4G宏小區的范圍理論上可以覆蓋10平方英里。 5G計劃中有多達60個小型蜂窩小區，覆蓋的面積僅為1平方英里。實際部署需求可能會有所不同，但是1：600的比例是要考慮的全新水平。

光纖是現有無線回傳網絡的首選介質，即使在不是這種情況的網絡中，無線回傳最終也需要連接到光纖回傳中。對于連接5G小型蜂窩密集網絡的所謂“前傳”，光纖也將是首選。為什么是這樣?光纖是正確選擇的眾多原因之一是提高了速度，同時具有較低的衰減、抗電磁干擾性，小巧的尺寸以及幾乎無限的帶寬潛力。問題變成：“支撐每個單元需要多少根光纖?”答案主要取決于將采用哪種技術協議。

以我們每平方英里60個單元的示例為例，一些估算表明，連接它們需要8英里的光纜。但是，等等，我們需要更多信息……

如今，許多運營商正在將通用公共無線電接口(CPRI)協議用于宏塔上的無線電頭，以支持各種蜂窩服務(2G、3G和4G / LTE)。傳統上，每個扇區和每個頻帶都接收專用的一對(每個用于傳輸和接收數據的一根光纖)。運營商可以將24或36根光纖投擲到一個蜂窩站點，并確信他們在該站點有增加容量的空間。

運營商將需要決定保留點對點專用網絡和協議，還是選擇采用波分復用(WDM)解決方案來降低光纖數量需求。

使用WDM解決方案，僅使用兩根光纖即可為先前描述的同一宏塔提供服務。兩種方法都需要權衡取舍，并且個別情況可能導致不同的決策。

隨著小型小區的致密化發展(不僅用于未來的5G需求，而且還用于現有的3G和4G需求)，沿著這些網絡的光纖和連接點的擴散將迅速增長。

5G帶來的機遇在很大程度上取決于實時數據，因此，比以往任何時候都更重要的是降低延遲和帶寬。

如果運營商選擇使用一、二或十二根光纖為小型蜂窩基站服務，這對成本有何影響?我們可以肯定的是，在網絡基礎設施的部署中，一開始就添加更多的物理容量比返回再添加覆蓋要便宜得多。當每個單元的光纖數量增加時，成本的增量增加并沒有您所預期的那么劇烈。從一根光纖跳到十二根光纖的成本增加幅度不到百分之十。

運營商正在趨向于在外部網絡中采用無線網絡與有線部署重疊的外部工廠中的融合方法。我們已經在地鐵中看到了很多年，現在，光纖到戶的構建已與無線增密計劃合并在一起。在消費者需求、新應用和堅實基礎設施的循環推動下，光纖需求持續上升。

室內

5G不僅用于戶外，在室內也能感受到它的影響。 5G將“破壞”許多分布式天線系統(DAS)網絡，因為與3G和4G部署相比，天線的位置需要更近。

此外，基于銅纜的傳統基礎設施將無法跟上5G帶寬。為了跟上步伐，智能建筑將經歷他們自己的水平光纖轉換。

還記得電梯門關閉時失去所有信號嗎?由于當今大多數的蜂窩通信都發生在室內，因此許多建筑物已經升級了其蜂窩覆蓋范圍，因此這些事件現在很少而且相差甚遠。根據消費者對無縫連接的需求，DAS和小型蜂窩小區已經增強了蜂窩內的建筑物和大型公共場所的覆蓋范圍。實際上，無線通訊在行業中通常被稱為第四實用程序，對水、電或HVAC的建筑物至關重要。這種趨勢將僅隨著對消費者連接性的需求持續存在而繼續。

那不是全部。我們僅簡要介紹了物聯網，但再次設想了幾乎所有使它們變得智能的“事物”上的傳感器和設備：公用事業和照明、冰箱、垃圾桶、安全系統、停車場等。添加可穿戴設備和增強現實，您開始看到室內和室外的可能性。

5G無疑將是當今網絡的演進，但其影響可能會更大。5G除了具有發展性之外，還具有潛在的革命性。可能性幾乎是無限的，但是智能的、深層的光纖基礎設施對于實現這一愿景至關重要。(編譯/千家網)